1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
对温室气体进行全球范围的高精度监测, 获取高可靠有效数据, 是实现对温室气体排放进行监控的基础。为了实现温室气体的亚纳米高光谱分辨率光谱探测, 需要保证高光谱温室气体监测仪探测系统具有高信噪比。围绕仪器信号链路的关键模块——InGaAs面阵探测器的信息获取与处理模块, 开展了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理技术的研究。设计了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理系统, 并深入研究了影响光谱探测系统噪声的重要因素。通过构建谱段信噪比模型, 并采用小带宽运放电路和AD多次采样方法降低电路噪声, 系统在1.61μm谱段0.07nm光谱分辨率下, 典型能量值为1.91W/(μm·m2·sr), 信噪比(SNR)达340。实验结果表明, 系统噪声均方差(RMS)值为8.1LSB, 优于10LSB(4.9mV噪声), 实现了高光谱温室气体监测仪对亚纳米微弱光谱信号探测的高信噪比需求。该低噪声信号获取与处理技术为InGaAs面阵探测器在温室气体监测应用领域的微弱光谱信号探测打下了基础。
微弱光谱信号 亚纳米高光谱分辨率 信息获取电路 低噪声 面阵探测器 weak spectrum signal sub-nm hyperspectral resolution information acquisition circuit low noise area array detector
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100000
3 长春理工大学, 长春 130022
针对空间快响相机多通道、宽测温范围的温度数据快速精确采集要求, 分析了温度数据采集电路中NTC热敏电阻的非线性特性, 总结了热敏电阻非线性传感特性的补偿方法, 并以航天热控设计中MF501型NTC热敏电阻为例, 提出一种在卡尔曼滤波方法下的基于电压-温度采集数据的有理式回归模型, 并通过Matlab编程运算, 对一类基于电压-温度数据的回归模型进行仿真分析与性能参数对比。实验表明: 在-10~+50 ℃温度范围内, 应用最优回归模型补偿后的温度采集精度为0.134 0 ℃, 内存占用量为56字节, 综合性能优于传统的数据采集处理方法, 通用性强、使用方便, 可以在保证低资源占用量的条件下有效提高温度数据的采集精度和测量范围。
NTC热敏电阻 温度采集电路 卡尔曼滤波 电压-温度特性曲线 有理式回归 NTC thermistor temperature acquisition circuit Kalman filtering voltage-temperature characteristic curve rational regression
1 中科院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对 256×1长波红外焦平面器件工作原理和输出信号特点, 从低噪声需求角度出发, 阐述了长波红外焦平面器件信息获取电路设计过程。着重分析、并解决了信息获取电路如何降低硬件电路噪声问题, 同时对硬件电路的噪声来源进行了分析与建模。实验结果表明, 信息获取电路正常工作, 整个信息获取电路的输入均方根噪声为 0.13 mV, 具有良好的噪声特性。
长波红外 信息获取电路 低噪声 256×1 256×1 long-wavelength infrared information acquisition circuit low noise
贵州遵义师范学院物理与机电工程学院，贵州 遵义563000
针对捷联惯导系统对加速度计输出信号需要高精度采集的特点，介绍了采用V/F转换电路对加速度计信号进行采集的优势，并简单介绍了利用FPGA的EDK技术设计内核的过程。由于加速度计输出为模拟电流信号，利用ADC进行采集转换过程容易受温度漂移、参考电压的波动等影响；而I/F电路采集技术虽然精度高但却很难掌握。在这种情况下选用V/F电路对加速度计进行采集处理具有很大优势。介绍了V/F电路硬件设计过程，包括利用V/F转换器AD7742、精密仪表放大器INA118等元器件的使用描述，并利用FPGA对输出频率信号进行采集验证，最后通过试验验证设计的正确性。
捷联惯导 加速度计 信号采集电路 V/F电路 SINS accelerometer signal acquisition circuit FPGA FPGA V/F circuit
1 电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 610054
2 中国电子科技集团第26研究所，重庆 400060
提出了640×480非制冷红外探测器UL04171驱动电路和焦平面器件模拟输出信号数字化的设计方法。针对UL04171探测器的工作条件，提出了偏置电压方案及满足该焦平面的双通道输出模拟信号数字化的AD模块设计。
非制冷红外焦平面 采集电路 偏置电压 双通道模拟输出 Un-cooled infrared focal plane Acquisition circuit Bias voltage two-channel analog output
针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点，设计了一个数据采集模块，以FPGA为核心，为探测器提供时序与控制信号，同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换，然后将红外数字图像信号向后端传送。实验结果表明，采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点。当探测器在293 K黑体的照射下，并且积分时间为19 μs时，整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30 mK左右。
红外探测器 数据采集电路 模数转换器 噪声等效温差 infrared detector data acquisition circuit ADC NETD
重庆邮电大学信号与信息处理重点实验室，重庆 400065
高精度采集电路是构成高精度红外热像仪的重要组成部分。在简单介绍红外热成像 系统基本原理的基础上，给出了用法国ULIS公司的384×288元非致冷红外焦平面阵列探测器设计的红外 成像系统的硬件构成。该系统采用CPLD复杂可编程逻辑器件作为采集与驱动时序电路的核心控制芯片，以VSP2566作 为采集芯片，把探测器输出的模拟信号转换为16位数字信号，然后将其送至数字信号处理器(DSP)作进一步处理和显示。与直 接采用探测器的12位数字输出相比，该设计具有较高的测温精度和成像质量。
非致冷红外焦平面阵列 采集电路 复杂可编程逻辑器件 数字信号处理器 uncooled infrared focal plane array acquisition circuit CPLD DSP
1 电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都610054
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆400060
提出了384×288非制冷红外焦平面UL03162驱动电路和焦平面器件模拟输出信号数字化的设计方法，从理论和实际上论述了偏置电压对焦平面器件性能的影响，阐明了偏置电压的产生方案，并简要说明时序控制产生和转换器选择的方法，为焦平面高性能、稳定可靠的工作提供了必要条件。通过测试系统检测，RMS噪声为312．4uV，充分发挥了该器件的优良性能
采集电路 红外焦平面 低噪声 红外焦平面器件 Acquisition circuit infrared focal plane arrays low noise Infrared Focal Plane Device
电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
针对CCD信号相关双采样(CDS)难于实现的问题,介绍了一种简单实用、易于实现的线阵CCD信号相关双采样电路。该电路采用CPLD、AD9844实现了线阵CCD时序驱动、信号相关双采样、自动增益、A/D转换等一体化设计。实验表明,设计的采集电路能有效地消除复位等多种噪声的影响,实现对背景光的自适应调整,达到提高信噪比,改善视频图像的目的。
电路设计 采集电路 相关双采样 信噪比 circuit design acquisition circuit correlated double sampler SNR
